PLC应用技术与技能训练(欧姆龙CP1E型)项目三灯光系统PLC控制的设计、安装与调试.ppt

项目三 灯光系统PLC控制的设计、 安装与调试,工作任务1 彩灯的PLC控制 工作任务2 交通灯的PLC控制 工作任务3 抢答器的PLC控制,工作任务1 彩灯的PLC控制 在PLC的控制系统中，要求对PLC的输入、输出端口进行设置即I/O分配，然后根据I/O分配情况完成PLC的硬件接线，最后进行系统调试。 1. I/O分配 I/O分配情况如表3-1所示。,表3-1 I/O分配表,2. PLC硬件接线 PLC硬件接线图如图3-1所示。,图3-1 硬件接线图,3. 设计梯形图程序 (1) 只使用定时器的控制程序如图3-2所示。,图3-2 彩灯控制梯形图(使用定时器),(2) 使用传送指令和移位指令的控制程序如图3-3所示。,图3-3 彩灯控制梯形图(使用传送指令和移位指令),4. 系统调试 (1) 完成接线并检查，确认接线正确； (2) 输入程序并运行程序，监控程序运行状态，分析程序运行结果。 一、PLC数据存储 1. 数据存储格式 OMRON PLC采用通道的概念存储数据。将存储数据的单元称为通道，也叫字。每个存储单元都有一个地址，叫作通道地址，简称通道号。每个通道有16位，每个位就是一个“软继电器”，因此一个通道就有16个继电器，如图3-4所示。,OMRON PLC中可通过字地址或位地址指定I/O存储器，字地址和位地址的格式为十进制。具体表示如下： 字地址=(I/O存储器识别符)+字编号(十进制)； 位地址=(I/O存储器识别符)+字编号(十进制)+句点(.)+位号(0015)。,图3-4 通道表示,2. 数据区通道表示 OMRON PLC 将整个数据存储器分为6个区，分别是输入/输出继电器区、内部辅助继电器区、定时器/计数器区、数据存储区、保持继电器区、辅助记忆存储继电器区。 (1) 输入/输出继电器区(CIO)：PLC通过输入/输出继电器区中的各个位与外部的输入/输出物理设备建立联系。CP1E系列PLC输入继电器区有100个通道，通道号为099,每个通道有16个输入继电器，位号为0015，因此一个继电器号由两部分组成：通道号和该继电器在通道中的位号，即继电器号=通道号+位号。比如某输入继电器编号为0.03，其中前1位0是通道号，后2位03是位号。输出继电器区有100个,通道，通道号为100199，每个通道有16个输入继电器，位号为0015，编号方法同输入继电器区。比如某输出继电器编号是100.02，其中前3位100是通道号，后2位02是位号。 (2) 内部辅助继电器区(WR)：内部辅助继电器用作中间变量，与输入端、输出端无对应关系，其触点只供内部编程使用。合理利用内部辅助继电器可实现输入与输出之间的复杂变换。 CP1E系列PLC内部辅助继电器区通道号为W0W99，位号为0015。 ,(3) 定时器/计数器区(TR)：定时器用于定时控制，计数器用于记录脉冲的个数，它们在工业控制中经常用到。OMRON PLC的定时器断电不保持，电源断电时定时器复位。计数器断电能保持，断电后计数值仍保持。CPM1A和CQM1H系列的PLC中定时器和计数器采用统一编号，一个编号既可以分配给定时器，也可分配给计数器，但一个编号只能分配一次，不能重复分配。例如，000若已经分配给定时器(TIM000)，则其他的定时器和计数器便不能再使用000这个编号。 CP1E系列PLC的定时器和计数器分别可用256个，定时器号为0255，计数器号为0255。TIM表示定时器，CNT表示计数器，编号独立。,(4) 数据存储区(DM)：数据存储区提供了在数据处理和计算过程中专门用于存储数据的单元，数据存储器具有断电保持的功能。 CP1E E型PLC数据存储区的通道号为D0D2047，CP1E N型PLC数据存储区的通道号为D0D8191。,(5) 保持继电器区(HR)：保持继电器在PLC电源切断时,仍能记忆原来的ON/OFF状态，这主要靠PLC内的锂电池或大电容器的支持。使用保持继电器可使PLC少受断电的影响，保持程序运行的连续性。保持继电器通常有两种用法：一是当以通道为单位用作数据通道时，断电后再恢复供电时数据不会丢失；二是当以继电器为单位与KEEP指令配合使用或接成自锁电路，断电后再恢复供电时，继电器能保持断电前的状态。CP1E系列PLC的保持继电器区通道号为H0H49。,(6) 辅助记忆存储继电器区(AR)：AR区继电器用于保存PLC的各种工作状态，包括由自诊断、初始设定、控制位和状态数据设定的错误标志。根据该区某些继电器的状态，可了解PLC的工作状况。AR区继电器具有掉电保持功能，该区中包含有只读字 (A0A447)、可读/写字 (A448A753)，部分字和位由系统自动进行设定，其余则可由用户自行设定和操作。可通过CX-Programmer或程序对此区中的字和位进行读/写。不可对辅助区中的读/写位进行连续强制置位/复位。 表3-2所列为预先在CX-Programmer全局符号表(变量表)中注册作为系统定义符号(变量)的辅助区位和字。,表3-2 辅助区地址分配,二、数据传送指令 传送指令是将源通道数据或常数传送到目的通道，传送后源通道的数据不变。源通道指的是执行指令时数据的来源通道，目的通道指的是执行指令后存放结果的通道。OMRON CP1E型PLC中有多种类型的数据传送指令，如单字传送指令MOV(21)、双字传送指令MOVL(498)、取反传送指令MVN(22)、位传送指令MOVB(82)、数字传送指令MOVD(83)、多位传送指令XFRB(62)、块传送指令XFER (70)、块设置指令BSET(71)、数据交换指令XCHG(73)、单字数据分配指令DIST(80)、数据调用指令COLL(81)等。下面主要介绍以下4种常用指令。,1. 单字传送指令MOV(21)/ MOV (21) (1) 指令格式： MOV(21) S D MOV指令的梯形图符号及操作数取值区域如图3-5所示。,图3-5 MOV指令的梯形图符号及操作数取值区域,(2) MOV指令功能：非微分形式表示在执行条件为ON时，将S传送到D中，并且在每个扫描周期都执行；微分形式表示在执行条件OFF变为ON时，将S传送到D中，并且只在条件满足时执行一次。 例3.1 图3-6是MOV指令几种常用形式的应用，分析其功能并区别之。 ,图3-6 MOV指令的常用形式,功能分析：图3-6(a)是当0.00由OFF变为ON时，在PLC的每个扫描周期里都执行一次，将常数0020传送到W0中；图(b)是当0.00由OFF变为ON时，只在PLC的第一个扫描周期执行一次，将常数0020传送到W0中；图(c)是在PLC上电之后的第一个扫描周期执行一次，将常数0020传送到W0中；图(d)是当0.00由OFF变为ON时，只在PLC的第一个扫描周期执行一次，将常数0020传送到W0中。 区别：由上述功能可以看出MOV指令的四种形式的区别：图(a)形式只要执行条件为ON，程序在PLC的每个扫描周期都执行；图(b)、(d)形式功能相同，程序只在执行条件由OFF变为ON时，PLC的第一个扫描周期执行一次；图(c)在PLC上电之后的第一个扫描周期执行一次。,例3.2 用MOV指令实现三台电机同时启停控制。 在本例中，三台电机线圈分别接输出端100.00, 100.01, 100.02；0.00对应“启动”按钮，0.01对应“停止”按钮，参考程序如图3-7所示。 思考： 如果实际电机所接输出端与上述所述不一致，传送所需的常数有无变化？ ,图3-7 三台电机同时启停参考程序,2. 双字传送指令MOVL(498)/ MOVL (498) (1) 指令格式： MOVL(498) S D MOVL指令的梯形图符号及操作数取值区域如图3-8所示。 (2) MOVL指令功能：与MOV指令功能相似，MOVL指令是将S、S+1两个通道中的内容对应传送到D、D+1通道中。,图3-8 MOVL指令的梯形图符号及操作数取值区域,3. 块传送指令XFER(70) (1) 指令格式： XFER(70) N S D XFER指令的梯形图符号及操作数取值区域如图3-9所示。,图3-9 XFER指令的梯形图符号及操作数取值区域,(2) XFER指令功能：在执行条件为ON时，将N个连续通道中的数据传送到另外N个连续通道中，比如SS+N1中数据已知，具体传送过程如图3-10所示。需要注意的是，S和D可以同在一个区域，但是两个数据块不能占用相同的通道，并且S、S+N1与D、D+N1不能超出所在区域。,图3-10 XFER指令传送过程示例,4. 块设置指令BSET(71) (1) 指令格式： BSET(71) S St E BSET指令的梯形图符号及操作数取值区域如图3-11所示。,图3-11 BSET指令的梯形图符号及操作数取值区域,(2) BSET指令功能：在执行条件为ON时，将S传送到从St到E的各通道中。St和E必须在同一区域，并且StE。需要注意的是，MOV可以改变TC的设定值，BSET既可以改变TC的设定值，也可以改变TC的当前值。 例3.3 分析下面图3-12中使用BSET指令的程序功能。 功能分析： BSET指令的第二、第三操作数都是T0，即执行BSET指令，只把数据传送到T0中。在0.01为OFF、0.00为ON时，执行一次MOV指令将#0050传送到通道H0中。自此TIM 000以设定值5 s定时，经过5 s，定时器TIM000为ON并保持，线圈100.00 也变为ON且保持。,如果在执行程序过程中，当需要改变定时器TIM000的当前值时，可通过执行BSET指令来实现。例如，在TIM000的当前值为0036时，令00001 ON一次，执行一次BSET指令将#0050传送到TIM000中，TIM000的当前值立即变为0020。自此，TIM000的当前值从0020开始，每隔0.1 s减1，一直减到0000为止。由于H0中的数据没有改变，在下一次定时器TIM000工作时，其定时值仍然是0050。本例是利用BSET指令改变定时器的当前值。 另外，使用BSET指令也可以改变TIM的设定值。在本例中，令BSET指令的第2、3操作数为H0，执行BSET指令后，TIM000的设定值就为0020了。,图3-12 使用BSET指令的程序,三、数据移位指令 OMRON CP1E系列PLC提供了8种类型的数据移位指令，即移位寄存器指令SFT(10)、可逆移位寄存器指令SFTR (84)、字移位指令WSFT(16)、算术左/右移指令ASL(25)/ ASR(26)、循环左/右移指令ROL(27)/ROR(28)、数字左/右移指令SLD(74)/SRD(75)、左/右移N位指令NASL(580)/NASR (581)、双字左/右移N位指令NSLL(582)/NSRL(583)。下面介绍6种常用指令。,1. 移位寄存器指令SFT(10) (1) 指令格式： IN(移位数据输入) SP(移位脉冲输入) R(复位端) SFT(10) St E St：移位起始通道；E：移位结束通道。 SFT指令的梯形图符号及操作数取值区域如图3-13所示。,图3-13 SFT指令的梯形图符号及操作数取值区域,(2) SFT指令功能：当复位端R为OFF时， 在SP端每个移位脉冲上升沿的作用下，移位寄存器StE中的数据以位为单位依次左移一位，E通道中数据的最高位溢出丢失，St通道中的最低位移入IN端的数据；当复位端R为ON时， StE的所有通道数据复位为零，且移位指令不执行。 移位寄存器指令SFT 的用法：在移位脉冲作用下，StE中的所有数据左移过程。如图3-14所示。,图3-14 SFT指令用法示意图,例3.4 如图3-15所示，SFT指令应用举例。 在图中，SFT的两个操作数都是W0，表示只由W0通道组成的16位移位寄存器。,图3-15 SFT指令应用举例,移位寄存器的工作时序如图3-16所示。,图3-16 移位寄存器的工作时序,分析程序的功能： 在本例中，P_1s作为移位秒冲，0.00的ON、OFF状态作为移入数据，用P_First_Cycle对寄存器进行上电复位，0.01 ON 可使寄存器W0复位。由上面的工作时序图可以看出，在PLC上电之后，W0通道中所有位均为OFF，当0.01为OFF,在SP端输入的P_1s的第1个移位脉冲输入后，0.00的ON状态移入W0.00，W0.00变为ON，原来的OFF移入W0.01，依次左移。在P_1s的第2个移位脉冲输入后，由于0.00已变为OFF，此时W0.00变为OFF，W0.00原来的ON则移入W0.01,依次左移。同理，在第4个移位脉冲输入后W0.03变为ON，于是100.0变为ON。第5个移位脉冲时W0.03变为OFF，于是100.0 也变为OFF。,注意：在移位过程中，只要0.01为ON，移位寄存器即复位。 思考：(1) 如果将常开触点W0.03与0.00并联，移位过程会如何变化？ (2) 图3-17所示程序是SFT指令的另一种用法，与上例用法的区别是什么？ ,图3-17 SFT指令应用,2. 可逆移位寄存器指令SFTR(84) (1) 指令格式： SFTR(84) C St E C：控制字；St：移位起始通道；E：移位结束通道。 SFTR指令的梯形图符号及操作数取值区域如图3-18所示。,图3-18 SFTR指令的梯形图符号及操作数取值区域,(2) SFTR指令功能：当执行条件为ON时，根据控制通道C的内容，在StE通道内，执行左移或右移位操作。 (3) SFTR的用法： 控制通道C的含义，如图3-19所示。,图3-19 SFTR指令控制通道C的含义, 左移、右移位的控制。通道C之bit 15为0时，在移位脉冲的作用下，根据C之bit 12的状态进行左移或右移；C之bit 12为1 左移：每个扫描周期，从St到E按位依次左移一位，C之bit13的数据移入St之bit 0中，E之bit15的数据移入CY中；C之bit 12为0右移：每个扫描周期，从E到St按位依次右移一位，C之bit13的数据移入E之bit15中，St之bit0的数据移入CY中；在执行条件为OFF时停止工作，此时若C之bit15为1，St到E及CY仍保持原状态不变。 例3.5 SFTR指令应用举例，如图3-20所示。,图3-20 SFTR指令应用举例1,功能分析：图中，W10是控制字，其bit12bit15的状态是由0.000.03的状态决定的，其作用分别为：若0.00为ON，则W10.12为1，执行左移操作；若0.00为OFF，则W10.12为0，执行右移操作。 若0.01为ON，则W10.13为1，即输入数据为1；若0.01为OFF，则W10.13为0，即输入数据为0。 本例中0.02的微分信号作为移位脉冲信号，即每当0.02由OFF变为ON时，W11.00和W10.14都会ON一个扫描周期,形成移位脉冲。如果直接以0.02作为移位脉冲，当0.02为ON时，每个扫描周期都要进行一次移位，这将会造成移位失控。 若0.03为ON，则W10.15为ON，H10H11及CY位清0；若0.03为OFF ，则W10.15为 OFF，此时根据W10.12的状态执行移位操作。,若W10.12为ON则执行左移位，每当0.02 由OFF变为ON时，H10H11中的数据按位依次左移一位。W10.13的状态进入H10.00， H11.15的数据进入CY，如下所示。 若W10.12为OFF则执行右移位，每当0.02 由OFF变为ON时，H10H11中的数据按位依次右移一位。W10.13的状态进入H11.15，H10.00的数据进入CY，如下所示。,思考：图3-21所示程序是SFTR指令的另一种用法，与例3.5用法的区别是什么？ 0.02是否能直接作为脉冲控制信号？ ,图3-21 SFTR指令应用举例2,3. 字移位指令WSFT(16) (1) 指令格式： WSFT(16) WSFT(16) S S St St E E S：移位数据；St：移位起始通道；E：移位结束通道。 WSFT指令的梯形图符号及操作数取值区域如图3-22所示。,(2) WSFT指令功能：当执行条件为ON时，将S通道移入St通道，将StE中的内容以字为单位依次左移，过程如下：,图3-22 WSFT指令的梯形图符号及操作数取值区域,4. 算术左/右移指令ASL(25)/ASR(26) (1) 指令格式： 算术左移 算术右移 ASL(25) ASR(26) CH CH CH：移位通道号。 ASL/ASR指令的梯形图符号及操作数取值区域如图3-23所示。,图3-23 ASL/ASR指令的梯形图符号及操作数取值区域,(2) ASL/ASR指令功能： ASL：当执行条件为ON时，执行指令将CH中的数据以位为单位依次左移1位，最高位移入CY，最低位补0，如图3-24所示。 ASR指令与ASL指令的使用方法相似，只是当执行条件为ON时，执行指令将CH中的数据以位为单位依次右移1位，最高位补0，最低位移入CY。,图3-24 ASL指令移位过程,5. 循环左/右移指令ROL(27)/ROR(28) (1) 指令格式： 循环左移 循环右移 ROL(27) ROR(28) CH CH CH：移位通道号。 ROL/ROR指令的梯形图符号及操作数取值区域如图3-25所示。,图3-25 ROL/ROR指令的梯形图符号及操作数取值区域,(2) ROL/ROR指令功能： ROL：当执行条件为ON时，执行指令将CH中的数据及CY中的数据以位为单位依次循环左移位1位，如图3-26所示。 ROR指令与ROL指令的使用方法相似，只是当执行条件为ON时，执行指令将CH中的数据及CY中的数据以位为单位依次循环右移1位。,图3-26 ROL指令移位过程,6. 数字左/右移指令SLD(74)/SRD(75) (1) 指令格式： 数字左移 数字右移 SLD(74) SRD(75) St St E E St：移位起始通道；E：移位结束通道。 SLD/SRD指令的梯形图符号及操作数取值区域如图3-27所示。,图3-27 SLD/SRD指令的梯形图符号及操作数取值区域,(2) SLD/SRD指令功能： SLD：当执行条件为ON时，执行指令将StE中的数据以数字为单位依次左移1位，最高位溢出，最低位补0，如图3-28所示。 SRD指令与SLD指令的使用方法相似，只是当执行条件为ON时，执行指令将StE中的数据以数字为单位依次右移1位，最高位补0，最低位溢出。,图3-28 SLD指令移位过程,小结：使用移位指令时，要根据以下几个方面来选择不同的移位指令： 需要移位的单位是位、数字还是字； 需要单向移位还是循环移位； 是否需要标志位CY参与移位。 本项工作任务的评分标准见表3-3所示。,表3-3 评 分 标 准,训练1：用PLC实现8盏灯的控制 1. 控制要求 按下“启动”按钮SB1，L1和L3点亮，再按下SB1，依次左移两位点亮，当L5和L7点亮时，再按下SB1，L7和L1点亮，再按下SB1，L1和L3点亮，系统循环运行。任意时刻按下SB2，彩灯全部点亮，按下SB3，彩灯全部熄灭，系统停止循环运行。,2. 训练内容 (1) 分析任务，弄清彩灯的移位过程； (2) 写出I/O分配表； (3) 绘出PLC控制系统硬件接线图； (4) 根据控制要求设计梯形图程序； (5) 输入程序并调试； (6) 汇总整理文档，保留工程文件。,训练2：用SFTR指令实现喷泉的控制 1. 控制要求 有10个喷泉头“一”字排开。系统启动后，喷泉头要求每间隔1 s从左到右依次喷出水来，全部喷出10 s后停止，然后系统从右到左依次喷水，如此循环。10个喷泉头由10个继电器控制，继电器得电，相应的喷泉头喷水。,2. 训练内容 (1) 分析任务，弄清喷泉各喷头循环移位过程； (2) 写出I/O分配表； (3) 绘出PLC控制系统硬件接线图； (4) 根据控制要求设计梯形图程序； (5) 输入程序并调试； (6) 汇总整理文档，保留工程文件。 3. 参考程序 (1) I/O分配如表3-4所示。 (2) 参考梯形图程序如图3-29所示。,表3-4 I/O分配,图3-29 用SFTR指令控制喷泉梯形图,(3) 程序分析：本程序编程的关键是控制字W2高4位(即W2.15、W2.14、W2.13、W2.12)的编程控制。 系统启动时及喷泉从左向右执行一次后(即C0得电)都要对SFTR指令进行复位。 W2.14作SFTR的脉冲输入时，一定要注意，如果W2.14的脉冲宽度等于或超过了两个扫描周期，则SFTR将在一个脉冲时间里作多次移位。为了避免这种情况，P_1s后加了一个上升沿微分指令，使得W2.14的脉冲宽度仅为一个扫描周期，保证了SFTR在一个脉冲时间里只作一次移位。 W2.13作SFTR的数据输入端，系统启动后为“1”。,编程控制SFTR向左移还是向右移是本程序的难点。系统启动后，SFTR应向左移，因此程序中W0.00上升沿脉冲使W2.12得电为“1”，W2.12自锁。系统喷泉从左向右执行一次后C0得电，解除了W2.12的自锁，W2.12由“1”变为“0”，SFTR向右移。当系统喷泉从左向右、从右向左执行一次后(即一个周期)C1得电，W2.12得电为“1”，SFTR向左移。如此循环控制。 注意：C0和C1的得电时间不能相同，C1的得电时间必须大于C0的得电时间，否则无法使W2.12得电。所以为了延长C1的得电时间，在它的复位端串上了W1.00。,工作任务2 交通灯的PLC控制 十字路口的交通灯示意图如图3-30所示。控制要求如下：按下“启动”按钮SB1后，东西绿灯亮20 s后灭，黄灯亮5 s后闪5 s灭，红灯亮30 s后绿灯又亮，20 s后灭，依次循环；分别对应东西方向绿、黄、红灯亮的情况南北红灯亮30 s，接着绿灯亮20 s后灭；黄灯亮5 s后闪5 s灭，红灯又亮并循环；当按下“停止”按钮SB2时，系统停止运行。,图3-30 十字路口交通灯示意图,如果PLC各输出信号的状态变化有一定的时间顺序，可用时序图设计法来设计程序。因为用时序图法画出各输出信号的时序后，很容易理顺各状态转换的时刻和转换的条件，从而可以建立清晰的设计思路。在本任务中，如果用PLC的基本逻辑指令编程来解决一些问题，程序结构会比较复杂，并且不易理解，这时用时序图法来设计PLC程序是个有效的方法。 在本任务中，首先根据控制要求画出各输出信号的时序，然后综合定时器指令和比较指令来实现控制，重点是比较指令的选择和使用方法。,根据控制要求，本任务中PLC接收的输入信号有两个: 启动按钮SB1和系统停止按钮SB2；进行控制的输出信号有六个，分别为：东西方向红、黄、绿灯，南北方向红、黄、绿灯。下面进行具体设计。 1. I/O分配 I/O分配情况如表3-5所示。 2. PLC硬件接线 PLC硬件接线图如图3-31所示。,表3-5 I/O分配表,图3-31 硬件接线图,3. 设计梯形图程序 (1) 根据控制要求，画出各方向绿、黄、红灯的工作时序图，如图3-32所示。 由时序图可以看出各输出信号之间的时间关系。图中，东西方向绿灯和黄灯亮的时间区间与南北方向红灯亮的时间区间相同，同时东西方向黄灯换红灯前闪烁；东西方向红灯亮的时间区间与南北方向绿灯和黄灯亮的时间区间一致，同时南北方向黄灯换红灯前闪烁。另外从时序图中可以看出，在一个循环内共有6个时间段，在每个时间段的分界点(t1, t2, t3, t4, t5, t6)对应信号灯的状态将发生变化。,图3-32 各方向绿、黄、红灯的工作时序图,(2) 根据上述分析，6个时间段可以由6个定时器确定或者可通过1个定时器和比较指令的方法来确定。下面以第2种方法来实现。定时器个数为1个，编号为TIM000，其对应时间区间功能明细表如表3-6所示。 (3) 根据定时器功能明细表和I/O分配，编写梯形图程序，如图3-33所示。 4. 系统调试 (1) 完成接线并检查，确认接线正确； (2) 输入程序并运行，监控程序运行状态，分析程序运行结果。,表3-6 定时器功能明细表,图3-33 交通灯控制梯形图,1. 符号类比较指令 符号类比较指令是将指令的两个操作数(常数或指定字的内容)按照指令的符号进行比较，比较结果为“真”时，逻辑导通执行下一步程序。该类指令实际相当于一个接触器，满足条件时接触器接通，不满足时断开，其逻辑连接方式可分为LD型、AND型和OR型三种。 符号比较有以下四种： 无符号 LD, AND, OR +=, , ,= 双字长，无符号 LD, AND, OR +=, , ,= + L,带符号 LD, AND, OR +=, , ,= +S 双字长，带符号 LD, AND, OR +=, , ,= +S (1) 指令格式： 符号+选项 S1 S2 其中，符号：“=”，“”， “”， “=” ；选项： S(带符号)，L(双字)；S1、S2：比较数1和比较数2。,符号类指令的梯形图符号及操作数取值区域如图3-34所示。 说明：若符号类指令选项是L时，操作数S1、S2表示比较数1、2的首字，且两个操作数不能取常数。,图3-34 符号类指令的梯形图符号及操作数取值区域,(2) 符号类指令功能：当执行条件为ON时，按照符号和选项设定方式对S1和S2两个比较数(常数或指定单、双字的内容)进行比较，满足条件时输出为ON(能流导通)。 输入比较指令(无符号)对两个数值(常数与/或指定字的内容)进行比较。比较结果为“真”时，形成一个ON执行条件。输入比较指令可用于对单字长或双字长的无符号或带符号数据进行比较。符号比较指令的工作过程如图3-35所示。,图3-35 符号比较指令的工作过程,2. 无符号比较指令CMP(20) (1) 指令格式： CMP(20) S1 S2 S1、S2：比较数1和比较数2。 CMP指令的梯形图符号及操作数取值区域如图3-36所示。 (2) CMP指令功能：当执行条件为ON时，将S1 和S2中的无符号二进制值 (常数或指定字的内容)进行比较，并将比较结果送到各标志位。 当S1S2时，标志位P_GT置位为ON；当S1S2时，标志位P_EQ置位为ON；当S1S2时，标志位P_LT置位为ON。,图3-36 CMP指令的梯形图符号及操作数取值区域,例3.6 用一个定时器实现3个彩灯的控制。 控制要求：按下启动按钮，L1灯亮，10 s后L1灯灭L2灯亮，20 s后L3灯也亮，直到按下停止按钮3个灯全灭。下面给出了两种方法的编程，参考程序如图3-37和3-38所示。 方法一：采用符号比较指令与1个定时器实现3个彩灯的控制，梯形图如图3-37所示。,图3-37 符号比较指令实现3个彩灯的控制,方法二：采用CMP指令与1个定时器实现3个彩灯的控制，梯形图如图3-38所示。 思考：(1) 本例中I/O如何分配？ (2) 由本例可见，配合符号比较指令或CMP指令均可实现用一个定时器控制多个输出位，两者有何区别？ ,图3-38 CMP指令实现3个彩灯的控制程序,例3.7 用CMP指令实现一个按钮控制电机启保停控制。 可采用计数器与CMP指令来实现，参考梯形图程序如图3-39所示(I/O分配略)。,图3-39 CMP指令与计数器指令的电机启保停控制程序,3. 双字长无符号比较指令CMPL(60) (1) 指令格式： CMPL(60) S1 S2 S1、S2：比较数1和比较数2。 CMPL指令的梯形图符号及操作数取值区域如图3-40所示。,图3-40 CMPL指令的梯形图符号及操作数取值区域,(2) CMPL指令功能：CMPL指令功能与CMP指令功能相似，当执行条件为ON时，将通道S1+1、S1与S2+1、 S2构成的两个双字长无符号二进制值 (常数或指定字的内容)进行比较，并将比较结果送到各标志位。 当(S1+1、S1)(S2+1、S2)时，标志位P_GT 置位为ON； 当(S1+1、S1)(S2+1、S2)时，标志位P_EQ 置位为ON； 当(S1+1、S1)(S2+1、S2)时，标志位P_LT 置位为ON。,比较两个双字长无符号二进制值(常数与/ 或指定字的内容)，并将结果输出到辅助区中的算术标志。CMPL指令的工作过程如图3-41所示。,图3-41 CMPL指令的工作过程,4. 表比较指令TCMP(85) (1) 指令格式： TCMP(85) C T R C：比较数据；T：数据表的起始通道；R：结果通道。 TCMP指令的梯形图符号及操作数取值区域如图3-42所示。,图3-42 TCMP指令的梯形图符号及操作数取值区域,(2) TCMP指令功能：当执行条件为ON时，将C与数据表T、T+1、T+2、T+15中的16个数据逐一进行比较，当C与表中某个通道的数据相同时，则结果通道R中对应的位置为1，否则置0。将源数据与16个字进行比较，并当结果一致时，将相应位转为ON。TCMP指令的工作过程如图3-43所示。,图3-43 TCMP指令的工作过程,例3.8 TCMP指令应用举例。 已知H0H15构成的数据表中的数据已提前写入，分析图3-44所示程序执行完之后，H19通道中每一位的状态。 程序执行过程如图3-45所示，根据表中预先写入的数据，执行完程序之后，H19.02为 ON。,图3-44 使用TCMP指令程序,图3-45 TCMP指令执行过程,5. 区域比较指令ZCP(88) (1) ZCP指令格式： ZCP(88) C LL UL C：比较数据；LL：下限范围；R：结果通道。 ZCP指令的梯形图符号及操作数取值区域如图3-46所示。,图3-46 ZCP指令的梯形图符号及操作数取值区域,(2) ZCP指令功能：当执行条件为ON时，C 中16 位无符号二进制值 (字内容或常数)与上、下限范围(LL与UL)设定的上、下限值(常数或指定字的内容)进行比较，并将比较结果传送到各标志位。 当LLCUL时，标志位P_ EQ置位为ON； 当CUL时，标志位P_GT置位为ON； 当CLL时，标志位P_LT置位为ON。,6. 块比较指令BCMP(68) (1) BCMP指令格式： BCMP(68) C B R C：比较数据；B：数据块的起始通道；R：结果通道。 BCMP指令的梯形图符号及操作数取值区域如图3-47所示。,图3-47 BCMP指令的梯形图符号及操作数取值区域,(2) BCMP指令功能：数据块由B、B+1、B+2、B+31共32个通道构成，每两个相邻通道为一组，前一个为上限，后一个为下限，上限值应大于等于下限值，共构成16个比较区域。当执行条件为ON时，将C与16个数据区域逐一进行比较，若C处于某一个区域时，则结果通道R中对应的位置为1，否则置0，比较区域与R位的对应关系如下所示： 比较区域 R BCB+1 bit00置1 B+2CB+3 bit01置1 B+4CB+5 bit02置1 ,依次类推， B+30CB+31 bit15置1 比较源数据与16组比较数据(16个上下限范围)，当在取值范围内时，可将结果字中的相应位转为ON。BCMP指令的工作过程如图3-48所示。,图3-48 BCMP指令的工作过程,7. 时刻类比较指令 时刻类比较指令是将指令的两个时刻操作数的内容按照符号进行比较，比较结果为“真”时，逻辑导通执行下一步程序。该类指令实际相当于一个接触器，满足条件时接触器接通，不满足时断开，所以其逻辑连接方式也有三种，分别为LD型、AND型和OR型。 (1) 指令格式： 符号 C S1 S2 ,符号：“=DT”，“DT”， “DT”， “=DT”；C：控制字；S1、S2：当前时刻首通道、比较时刻首通道。 时刻类比较指令的梯形图符号及操作数取值区域如图3-49所示。,图3-49 时刻类指令的梯形图符号及操作数取值区域,(2) 时刻类比较指令各操作数的含义： 控制字C的含义：当数据比较设定位为“0”时，表示比较的时间类型有效；为“1”时，表示比较的时间类型无效。如图3-50所示。,图3-50 时刻类指令控制字C的含义, S1S1+2与S2S2+2的含义如图3-51所示。,图3-51 时刻类指令S1S1+2与S2S2+2的含义,(3) 时刻类比较指令的功能：当执行条件为ON时，根据控制字C中的内容和指令符号，对当前时刻和比较时刻的时间类型对应的值进行比较，当比较结果为“真”时，指令结果输出为1，否则输出为0。C的位0005决定了时间数据是否在比较中被屏蔽。位0005分别屏蔽秒、分、小时、日、月和年。如果6值都被屏蔽，指令将不会执行，执行条件置OFF，错误标志置ON。时刻类比较指令的工作过程如图3-52所示。,图3-52 时刻类比较指令的工作过程,本项工作任务的评分标准见表3-7所示。,表3-7 评 分 标 准,1. 控制要求 广告牌控制，具体要求如下：某广告牌上有6个字，按下启动按钮SB1后每个字依次显示10 s，然后全灭，2 s后再从第一个字开始显示，依次循环。循环5次后系统自动停止。 2. 训练内容 (1) 分析任务，理清广告牌控制系统各输出信号的时序关系； (2) 画出输出信号工作时序图，确定输出信号的状态转换条件和关系； (3) 确定定时器的数量和设定值，并列出功能表；,(4) 写出I/O分配表，并根据控制要求设计梯形图程序； (5) 输入程序并调试； (6) 汇总整理文档，保留工程文件。,工作任务3 抢答器的PLC控制 作为一个准确、快速、公正的裁判员，抢答器成了各种竞赛或娱乐节目中必不可少的重要设备。它的任务是从若干名参赛者中确定最先按抢答器的抢答者，这样其准确性和灵活性才能得到体现。因此，如何设计与控制抢答器很重要。一般来说，用PLC来控制抢答器是目前比较常见的方法，根据抢答过程中答题者动作的快慢，综合运用PLC中的传送指令与七段译码指令(SDEC)来实现控制。本文以四路抢答器为例来进行分析设计，常见的抢答器系统示意图如图3-53所示。,图3-53 抢答器系统示意图,四路抢答器控制要求： (1) 系统初始上电后，主持人在总控制台上单击“开始按钮”后，允许各队人员开始抢答，即各队人员此时按键有效。 (2) 在抢答过程中，14组中的任何一队抢先按下各自的抢答按键(SB1、SB2、SB3SB4)后，该组对应指示灯(L1、L2、L3、L4)点亮，LED数码管显示当前抢答成功的组号，并使蜂鸣器发出响声，持续2 s后停止，同时锁住抢答器，使其他组按键无效，直至本次抢答完毕。,(3) 主持人对抢答状态确认后，单击“复位按钮”，系统又开始新一轮抢答，直至有小组抢答成功。 在本任务中，4组抢答台使用的SB1SB4抢答按键、主持人操作的开始按钮及复位按钮，都是作为PLC的输入信号，4组指示灯L1L4、七段数码管的七段ag及蜂鸣器作为PLC的输出信号。因此在这个系统中，PLC的输入信号有6个，输出信号有12个。同时为了保证只有最先抢到组被显示，各抢答器之间应设置互锁。此外，复位按钮的作用有两个：一是复位抢答器，二是复位七段数码管，从而为下次的抢答作准备。 从上述分析可知，综合使用数据传送指令和七段译码指令可有效实现抢答器系统控制。,根据控制要求，本任务中PLC接收的这个系统中，其输入信号有6个，输出信号有12个。下面进行具体设计。 1. I/O分配 I/O分配情况如表3-8所示。,表3-8 I/O分配表,2. PLC硬件接线 PLC硬件接线图如图3-54所示。,图3-54 硬件接线图,3. 设计梯形图程序 根据控制要求设计的梯形图程序如图3-55所示。 4. 系统调试 (1) 完成接线并检查确认接线正确； (2) 输入程序并运行，监控程序运行状态，分析程序运行结果。,图3-55 抢答器控制梯形图,本任务主要讲述数据转换指令的格式、功能及应用。OMRON CP1E系列PLC中数据转换指令包括单/双字BCD码二进制转换指令、单/双字二进制BCD码转换指令、数据译码指令(416/8256)、数据编码指令(164/2568)、二进制求补指令、ASCII码转换指令、ASCII码十六进制转换指令、七段译码指令等。这里主要介绍以下几种常用转换指令。,1. BCD二进制转换指令BIN(23) (1) 指令格式： BIN(23) S R S：源通道(BCD数)；R：结果通道(二进制数)。 BIN指令的梯形图符号及操作数取值区域如图3-56所示。,图3-56 BIN指令的梯形图符号及操作数取值区域,(2) BIN指令的功能：当执行条件为ON时，将S中的BCD码转换成二进制数(S中的内容保持不变)，并将结果存入R中。 转换原理：4位BCD码分解为若干个2n的十进制数的和,根据分解式中每一项的状态，对结果通道中的对应位置1或者置0，最后结果通道中存放的数据就是转换成的二进制数。 下面以图3-57所示程序为例，说明执行BIN指令的具体转换过程及转换原理。,图3-57(a)是使用BIN指令的程序，图3-57(b)是执行完程序后源通道和结果通道中的数据。具体过程：当0.00由OFF变为ON时，执行一次MOV指令，将BCD码#4321传送到源通道W0中，再执行一次BIN指令，将W0中的BCD码转换成二进制数，并存放到结果通道D0中，转换前、后W0中存放的内容不变。因为分解后4321=4096+128+64+32+ 1=212+27+26+25+20，所以，结果通道D0中的对应位bit12、bit7、bit6、bit5、bit0为1，其他位为0。,图3-57 BIN指令的应用示例,2. 二进制BCD转换指令BCD(24) (1) 指令格式： BCD(24) S R S：源通道(二进制数)；R：结果通道(BCD数)。 BCD指令的梯形图符号及操作数取值区域如图3-58所示。,图3-58 BCD指令的梯形图符号及操作数取值区域,(2) BCD指令的功能：当执行条件为ON时，将S中的二进制数转换成BCD码(S中的内容保持不变)，并将结果存入R中。 转换原理：二进制数转换成对应的十进制数，然后把十进制数用BCD码来表示，得到的结果由低位向高位，与结果通道的每一位对应(其余位用0表示)，那么最后结果通道中存放的数据就是转换成的BCD数。 下面以图3-59所示程序为例，说明执行BCD指令的具体转换过程及转换原理。,图3-59 BCD指令的应用示例,3. 数据译码指令MLPX(76) (1) 指令格式： MLPX(76) S C R S：源通道；C：控制字；R：结果通道。 MLPX指令的梯形图符号及操作数取值区域如图3-60所示，控制字C的含义如图3-61所示。,图3-60 MLPX指令的梯形图符号及操作数取值区域,图3-61 控制字C的含义,(2) MLPX指令的功能：当执行条件为ON时，将S中指定的数字进行译码，由C确定译码的方式、译码的起始数字及译码的数目。 416译码：将源通道S中要译码的数字转化为十进制数015，再将结果通道中与该十进制数对应的位置为1，其余位为0。最多译码4个，最多占用RR+3共4个结果通道，图3-62为译码结果存放示意图。,图3-62 416译码结果存放示意图, 8256译码：与416译码过程相似，将源通道S中要译码的字节转化为十进制数0256，再将结果通道中与该十进制数对应的位置为1，其余位为0。最多译码4个，最多占用RR+15、R+16R+31两组通道。 4. 数据编码指令DMPX(77) (1) 指令格式： DMPX(77) S R C S：源首通道；R：结果通道；C：控制字。,DMPX指令的梯形图符号及操作数取值区域如图3-63所示，控制字C的含义如图3-64所示。,图3-63 DMPX指令的梯形图符号及操作数取值区域,图3-64 控制字C的含义,(2) DMPX指令的功能：当执行条件为ON时，将S中指定的数字进行编码，由C确定编码的方式、编码结果通道的首字位及编码的通道数目。 164编码：由被编码的最多4个通道中为ON的最高/低位的位号，分别编为一个十六进制数，再将结果送到结果通道指定的(由C指定)的数字位，图3-65为编码结果存放示意图。 2568编码：与164编码过程相似，将最多两组连续16个通道256位通道中为ON的最高位/低位位号，分别编为一个字节的十六进制数，再分别送到结果通道指定的字节。 ,图3-65 164编码结果存放示意图,5. 七段译码指令SDEC(78) (1) 指令格